矿井提升设备选型设计(论文).doc

毕业设计（论文）说明书 摘 要 本设计主要对矿井生产所用的提升机械设备选型进行的一次合理选择。 矿井提升设备的任务是沿井筒提煤、矿石、矸石，下放材料，升降人员和设备。本设计通过选人车、钢丝绳、提升机、天轮、井架、电动机等来叙述提升机的设备选型。 在矿井提升中，应根据不同的用途，选用合适的钢丝绳，扬长避短，充分发挥它们的效能为此必须对其结构、性能及选择计算方法予以了解。 斜井串车提升具有基建投资少和建设速度快的优点，并且可以直接用矿车不需转载。 为此，必须掌握矿井提升设备的结构、工作原理、性能特点、选择设计、运转理论等方面的知识，以做到选型合理，正确使用与维护，使之安全、可靠、经济的运转。 关键词 提升机；钢丝绳；电动机 Abstract The design of the main shaft used in the production of machinery and equipment to upgrade Selection of a reasonable choice ． Mine Hoist equipment is raised along the shaft coal, ores, coal, decentralization material, personnel and equipment movements. The selection of the design of vehicles, the rope, elevator, and space launches, Derrick, motors, etc. to describe the Hoist Equipment Selection． In the mine upgrade, according to the different uses, to choose an appropriate rope, exceed and give full play to their effectiveness that its structure, perance and choice of to be understanding． Incline Series cars upgrade the infrastructure less investment and construction speed advantages, and can be directly used without reproduced tub． Therefore, we must master the mine hoisting equipment structure, working principles, characteristics, select the design, operation theory of knowledge, Selection reasonable to do, the proper use and maintenance to make it safe, reliable and economic operation. Keywords Elevator; wire rope; motor 前 言 毕业设计是培训学生综合运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析,解决实际问题的能力的重要教学环节,是对三年所学知识的复习与巩固。同样，也促使了同学们之间的互相探讨，互相学习。因此，我们必须认真、谨慎、塌实、一步一步的完成设计。给我们三年的学习生涯画上一个圆满的句号。 毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。通过毕业设计不仅可以巩固专业知识,为以后的工作打下坚实的基础,而且还可以培养和熟练使用资料,运用工具书的能力.在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。在毕业设计过程中，我们要较系统的了解矿运及提升的设计中的每一个环节，包括从总体设计原则，本次设计综合三年所学的专业课程，以设计任务书的指导思想为中心，参照有关资料，有计划、有头绪、有逻辑地把这次设计搞好 该设计力求内容精练，重点突出。在整个设计过程中，辅导老师员创治老师给予我许多指导与帮助，在此，我们表示深深的感激。 由于时间仓促，再加上所学知识有限，设计中，难免出现错误或不当之处，恳请各位教师给予一定的批评建议，我们非常感激，并诚恳地接受，以便将来在不断的商讨和探索中，有更好的改进以便在今后的人生道路上，不断完善，不断成熟 目 录 摘要1 Abstract2 前言3 绪论5 第一章 计算条件7 第二章 一次提升量的计算7 第三章 钢丝绳的选择11 第四章 提升机的选择15 第五章 提升系统18 一、天轮的选择18 二、井架高度19 第六章 电动机的预选21 第七章 提升系统的变位质量计算22 第八章 提升系统运动学24 第九章 提升系统动力学25 第十章 电动机容量校验30 第十一章 设备选型的时间校验32 第十二章 电耗计算35 小结36 参考文献38 致谢39 绪 论 提升机械设备是沿井筒（包括斜井及盲井）升降人员，提升煤炭，矿石，器材的机械设备。是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。矿井提升设备的主要组成部分是提升容器，提升钢丝绳，提升机（包括机械及拖动控制系统），井架（或井塔）及安装，卸载设备等。 对于煤层储存较浅，表土层不厚以及水文地质情况简单的倾斜以及倾斜煤层一般采用斜井开采。有时，在开峒或竖井开拓的井中，深部水平延伸也采用斜井开拓。 斜井平车场串车提升，具有投资少，出煤快的优点，斜井串车一般适用于中小型矿井，井筒倾角不大于25度。 中型矿井用双钩提升，双钩提出升量大。电耗小，但不能用水平提升。 矿井提升设备选型是否合理，直接影响到矿井的安全生产、基建投资、生产能力和吨煤成本。 对于斜井提升方式主要有串车、箕斗和带式输送机三种。串车提升一般用于井筒倾角小于的矿井，对于年产量在21万吨及其以下的矿井，一般采用单钩串车提升；当年产量达30万吨，而提升距离较短时，一般采用双钩串车提升。箕斗提升一般用于年产量45万吨以上，井筒倾角大于的矿井，箕斗一般采用后卸式箕斗。 本设计是采用串车提升 斜井串车提升的介绍 斜井串车提升具有基建投资少和建设速度快的优点,并且可直接使用矿车不需要转载.因为它是中小型矿井,因而在小型矿井中使用较多.但是单钩提升的生产能力低,同时由于甩车场开括工程和轨道线路不止均较复杂,而且运行操作难度较大,故年产量较大的矿井大于21万吨多采用双钩平车场提升方式. 双钩平车场串车提升图1,在双钩平车场上串车开始提升时,空串车由井口平车场推车器推向斜井,此时井底重穿车也已相应速度拉向井筒.这一阶段串车运动的初速度a0≤0.3m/s2,vpc≤1.0m/s.当空重串车均进入井筒以后,加速至最大运行速度vm并等速运行.当重串车上行到接近井口时,减速至vpc,当重空车分别进入井上下平车场时进行摘挂钩操作,一次提升循环完成. 平车场的双钩串车提升示意图和速度图 第一章 计算条件 矿井年产量ＡＮ45万吨/年 副井筒斜长 L540m 井筒倾角 α22 最大班下井人数98人 每班提矸石100吨 矸石容量吨1.75／m3 下材料。设备10次 下炸药1次，保健车2次 运送最重件为7吨 采用MG1.1--6Ａ型矿车 提升不均衡系数C1.15 矿井工作制度 年工作日br300天;每天两班提升;净提升时间t14h 井底车场增加的运行距离LH25m 串车在井口栈桥上的运行距离LB35m 第二章 一次提升量的计算 一、人车的选择 斜井提升是指用安装在地面的提升机，通过斜井对矿物、材料和人员进行的运输工作。斜井运输的容器主要是矿车和箕斗，乘坐人员时则称为人车。 斜井运送人员的安全事项 1、斜井距离较长，垂高较大时，应采用专用人车运送人员。各车辆之间除连接装置外，必须附有保险链。连接装置和保险链要有足够的安全系数。人车应有顶棚，还应装有断绳保险器，当发生断绳、脱钩事故时，能自动也能手动地平稳停车。 2、斜井用矿车组提升时，严禁人货混合串车提升。 3、在用列车运送人员的斜井内，必须安装信号装置，保证在行驶途中任何地点，跟车工都能向司机发出信号，而在多水平运输时，司机能辨认出各水平发出的信号。所有收发信号的地点，都应挂明显的信号牌。 4、斜井运输工作必须有专人管理。斜井人车在运行前应对其连接装置、保险链、保险器、轨道和车辆等设备进行检查，在每班运送人员前，进行一次空载运行。确认安全后，再运送人员。 5、运送人员的列车必须有跟车安全员，跟车安全员要坐在行驶方向的第一辆装有保险器操纵杆的车内。乘车人员必须听从随车安全员指挥，按指定地点上下车，上车后必须关好车门，挂好车链。 6、乘车人员要遵守人车管理制度，服从人车司机和随车安全员的指挥，不得拥挤，不准超员乘坐；井口和车场要设候车室，依次序下车、上车；上车后必须关好车门，挂好车链，才能发出开车信号；乘车人员不得将身体探出车外，以防意外事故发生。 7、人员在上下斜井时，其上下车地点的斜井应有足够宽的人行道，一般应不小于1。5m，具有良好的照明和台阶踏步。 选提人车人车型号SR-16型 外形尺寸长高宽 头车302010541487 挂车302010541477 头车自重1600kg 头车载人数8 挂车自重1000kg 挂车载人数8 列车满载人数16 最大速度4m/s 最大制动距离1000mm 适应轨距600mm 适应轨型15kg/m 适应范围倾角10-40 详见表1－3－22 初选人车为１头车１挂车，满载人为16人，由于一次最大班下井人数为98人，所以分为7次下。 提升斜长 一次提升持续时间的确定 根据煤矿安全规程规定故选 初步选用的最大速度 人车一次提升时间的确定 一次提升量的确定 ＝ ＝254.5 s 式中 a-----加（减）速度 m/s2 当两侧同时上下人时， f1-------- 提升容器在倾坡运输道上运动的阻力系数,具体情况选取 矿车 串车提升矿车为滚动轴承时,应取0.0150.02.箕斗提升通常取 0.01. 钢丝绳悬重长度 钢丝绳单位长度的重量计算 式中 σ-----钢丝绳的公称抗拉强度,kg/mm2.一般以选用σβ155～ 170kg/mm2 为宜;对于仅提升物料的主井或只提升物料的辅 助提升,可以选用。 m-------钢丝绳的静力安全系数; LC------提升距离,m; f2--------钢丝绳的摩擦阻力系数; 选用鞍钢钢丝绳厂6M7---27---155---I鞍标258---80型钢丝绳.全部钢丝破断力总和QS47050kg;d27mm;pk2.993kg/m. 安全系数 符合规程规定. 第四章 提升机的选择 卷筒的直径和宽度是缠绕式提升机的基本参数，煤矿安全规程对缠绕式提升机的规定 选择卷筒直径的原则是使钢丝绳绕经卷筒时产生的弯曲应力过大， 保持钢丝绳的一定承载能力和使用寿命。理论和实践都证明，绕经天轮及卷筒的钢丝绳弯曲应力的大小，以及疲劳寿命，取决于卷筒和钢丝绳直径比。在同一钢丝绳直径条件下，卷筒直径越大，弯曲应力越低；在不同绳子径，相同卷筒直径条件下，绳径越小，即D/d越大，弯曲应力越低。 表明在不同的D/d弯曲条件下，钢丝绳试验荷载与其耐久性的关系。在相同试验荷载时，D/d值越大，钢丝绳承受的反复弯曲次数越高，寿命愈长。基于以上原因，煤矿安全规程对缠绕式提升机规定 对于安装在地面上的提升机 对于安装在井下的提升机 ≥60 d ≥900δ 故 滚筒直径 式中 Ｄg---------滚筒的计算直径,mm; d---------已选定的钢丝绳直径,mm; 选用2JK---2.5/20型双筒提升机 . 滚筒的缠绳宽度 式中 Dg ---------定期试用的钢丝绳长度,一般取30m; d ----------钢丝绳直径,mm; ε-----------钢丝绳在滚筒上缠绕时,钢丝绳间的间隙. 数值的选取将在后面作一些必要的说明; 3-----------为在滚筒上缠绕的三圈摩擦圈. 4-----------是为了定期通常是两个月规程规定为每季能 将钢丝绳移动1/4圈附加的钢丝绳圈数; Dp-----------多层缠绕时,钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径,m. 先试用单层缠绕 ε可从表1中查到 ε2.5 因为120032393938312002） 最大静拉力 最大静张里差 可见所选的提升机是合适的. 钢丝绳直径范围mm 25 25.531 3237.5 3843 4550 5257 ε 计算值 mm 2 2.25 2.042.48 2.2952.79 2.563 2.883.375 3.043.44 3.423.87 3.64.0 4.055.0 4.164.56 4.685.13 提升机滚筒直径m 2 2.5 3 3.5 4 5 间隙ε的采用值mm 2 2.5 3 3.5 4 5 表1 钢丝绳在滚筒上的间隙ε值选用表 若 选用2JK-----2/20型提升机 . ε值可从表1中查到.ε2 式中 钢丝绳在滚筒上绕二层因为1000310002. 最大静拉力 最大静张力差 故所选用的提升机合适. 第五章 提升系统 一、 天轮选择 Dt---------天轮直径,m; Hj---------井架高度,m; S----------天轮间距,mm; 选用TSG---2500/16型固定天轮,由表2查得 天轮的间距按 S1200mm 二、井架高度 井架相对位置计算 井架相对位置图 井架高度的确定 按允许的偏角求提升机滚筒中心与天轮中心间的钢丝绳弦长 按外偏角 30.93（s） 按内偏角 a值可从表3中查到,a150mm. 以作为提升机滚筒中心与天轮中心之间的水平距离,再求出钢丝绳的弦长为 钢丝绳的偏角 外偏角 内偏角 钢丝绳的仰角 下绳仰角 上绳仰角 第六章 电动机的预选 在进行提升设备方案比较时，需要初步确定提升电动机，而在进行提升设备动力学计算之前也要进行电动机的预选。一般情况下先预选电动机，动力学计算完后再进行电动机的验算。 根据斜井的估算电动机容量计算公式 式中 NS--------所需电动机功率，KW; K---------矿井提升的阻力系数，箕斗提升可取 1.15; Vmax------提升机选定的最大速度，m/s; η --------减速器的传动效率，减速器采用滚动轴 承时，取 0.93. 选用JR148-----8型电动机（查表4） 按电动机的额定转速核算提升机的最大速度 式中 nd---------计算电动机的转速，rpm; I---------减速器的传动比。 第七章 提升系统的变位质量计算 在提升系统动力学方程中，有提升系统各运动部分惯性力之和一项，而系统中的各部件既有作直线运动的，也有作旋转运动的，使得计算总惯性力时很不方便。为了简化计算，可以用一个假想的集中在卷筒圆周围表面的当质量来代替提升系统所有运动部分的质量，称为总变为质量。 一、变位重量的计算 电动机的变位重量 式中 Gd----------电动机转子的变位重量，kg; GD---------电动机的回转力矩，kg.m2;能从表4中查得； 天轮的变位重量 由表2中查得 提升机的变位重量 （由表3中查得） 提升钢丝绳每根的总长度 变位重量总计 式中 LK----------提升钢丝绳的全长，m;可按下式计算 Gt-----------天轮的变位重量，kg;其数值可从固定天轮基本参数 （表2）中查得；如果不是这种型号的天轮，则可按 下式计算 木质衬垫时 铁质衬垫时 若已知天轮的回转力矩（GD2）时，则变位重量可 按下式计算 Gj----------提升机包括减速器在内的变位重量，kg.其数值可以 根据选用的产品型号，相应从有关表中查到。对于新 建矿井选用的JK.2JＫ型提升机，可从表3中查到。 如果提升机的变位重量无法查到时可以用 提升机的变位重量 双滚筒提升机 单滚筒提升机 Gd---------电动机转子的变位重量，kg.可按下式计算 变位重量 式中 g--------重力加速度；g＝9.81m/s2; 第八章 提升系统运动学 初速度及末速度取0.3m/s2;正常加速度及正常减速度取0.5m/s2;在车场内低速等速运行的速度取1.5m/s. 重矿车在井底车场运行段 初加速阶段 时间 距离 在车场内等速运行距离 在车场内等速运行时间 重矿车在井筒中加速阶段 在井筒中的加速时间 加速距离 重矿车在进入栈桥前的减速阶段 减速时间 减速运行距离 重矿车在进入栈桥后的运行段 末减速阶段 时间 距离 在栈桥上低速等速运行距离 在栈桥上低速等速运行时间 在井筒内等速运行阶段 重矿车在井筒中等速运行距离 重矿车在井筒中等速运行时间 一次提升的循环时间 式中 θ----------- 休息时间,s;对于平车场,θ取25s. Lt---------- 提升距离斜长,m; LH--------- 井底车场增加的运行距离,其数值决定于串车组成的 车辆数,该设计取25m; LB--------- 串车在井口栈桥的运行距离,其数值与串车组成的车 辆数有关,该设计取35m. 第九章 提升系统动力学 提升动力学是研究和确定提升过程中，滚筒圆周上拖动力的变化规律，为验算电动机功率及电气控制设备的选择计算提供依据。 为了简化计算,钢丝绳及空、重矿车运行中的倾角虽有变化,全部按井筒的倾角α计算. 重矿车在井底车场段 提升开始时 初加速终了时 低速等速开始时 低速等速终了时 矿车在井筒中运行段 加速开始时 加速终了时